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鎳鋅電池取代鉛酸電池很有優(yōu)勢(shì)
2013-01-09 10:45:41鎳鋅電池取代鉛酸電池很有優(yōu)勢(shì)
“2012中國(guó)高新技術(shù)論壇”于11月16日-18日在深圳會(huì)展中心舉辦。
各位領(lǐng)導(dǎo)，各位嘉賓，大家上午好，非常感謝主辦方給我這么好的機(jī)會(huì)，向給大家介紹鎳鋅電池技術(shù)，及其他在混合動(dòng)力電動(dòng)車、儲(chǔ)能方面的運(yùn)用。
現(xiàn)在*流行的是鋰電池，在座各位至少每個(gè)人身上有一塊，因?yàn)槭謾C(jī)上的電池就是鋰電池，市場(chǎng)上銷售*多的電池是什么?大家對(duì)這個(gè)答案可能又會(huì)猜是鋰電池，實(shí)際上是鉛酸電池，因?yàn)殂U酸電池用在車上面，每個(gè)車都有啟動(dòng)電池，啟動(dòng)電池就是鉛酸電池，儲(chǔ)能方面用得*多的是鉛酸電池，為什么?一個(gè)鉛酸電池用得*久，到現(xiàn)在已經(jīng)有153年的歷史了，尤其跟汽車結(jié)合的時(shí)間也是*久的。第二鉛酸電池的成本可能是*低的，下面我的PPT里面有這方面的介紹。
今天講大家不太熟悉的電池體系，鎳鋅電池，鎳鋅電池是不同的化學(xué)體系。其實(shí)這個(gè)電池是老的電池體系，*早愛(ài)迪生在100多年前就用這個(gè)電池體系。但是鎳鋅電池在可充電電池方面有一個(gè)*基本的問(wèn)題，就是他的新溶解或者是新，能杰公司用了11年時(shí)間用在研發(fā)方面，投1個(gè)億美元，到現(xiàn)在位置基本上解決了新的溶解或者新的支解問(wèn)題。這方面能杰公司有80個(gè)專利，電解方面的專利還有充電技術(shù)方面的，電池的設(shè)計(jì)與生產(chǎn)這方面的專利。在中國(guó)的鋰電池可能有將近上萬(wàn)個(gè)專利，但是我要說(shuō)中國(guó)的鋰電池技術(shù)基本上沒(méi)有核心專利，所有的核心專利都在國(guó)外，鎳鋅電池技術(shù)關(guān)鍵的專利能杰公司都有，如果其他地方也有其他的專利，其他的專利都是邊邊角角的專利。所以發(fā)展新的技術(shù)，專利是相當(dāng)重要的，知識(shí)產(chǎn)權(quán)非常重要。
不同電池的功率密度的比較。市場(chǎng)上比較多的是鉛酸電池，鉛酸電池的功率密度和能量密度非常低，但是優(yōu)勢(shì)就是成本也低。第二是鎳鋅電池，大家不是很熟悉了，鋰電池的能量密度是*高的，在我的比較里面，它的功率密度和鎳鋅的功率密度可以相比。從成本方面來(lái)考慮，鉛酸電池是*便宜的，鎳鋅電池的成本比鋰電池要低，比鉛酸要高。如果大規(guī)模的生產(chǎn)，可能考慮到壽命之間，整個(gè)壽命周期來(lái)比較，可以跟鉛酸相比，下面我有一些實(shí)驗(yàn)數(shù)據(jù)可以說(shuō)明這一點(diǎn)。
根據(jù)鎳鋅電池的特性，鎳鋅電池用在那些對(duì)功率要求比較高的電池體系，在應(yīng)用方面比較有優(yōu)勢(shì)。對(duì)能量密度要求比較高的地方，鎳鋅沒(méi)有優(yōu)勢(shì)。但是在混合動(dòng)力或者是風(fēng)光能、儲(chǔ)能方面的應(yīng)用，鎳鋅具有非常明顯的優(yōu)勢(shì)。
另外一個(gè)問(wèn)題，如果我們用到車上，用到儲(chǔ)能方面，這個(gè)用量是非常巨大的，一個(gè)不能回避的問(wèn)題，電池的回收，鋰離子電池回收是比較難的，回收起來(lái)沒(méi)有用。鉛酸電池污染很重，但是在全球來(lái)講回收是*好的，鎳鋅電池回收價(jià)值非常好，有90%可以回收，鎳和鋅都可以回收，沒(méi)有鉛，也沒(méi)有稀有金屬。鎳氫用得比較多，但是有一個(gè)問(wèn)題，在正級(jí)是鎳，負(fù)級(jí)也是鎳。里面還有一些稀土金屬，我們都知道這個(gè)漲價(jià)之后，使得鎳鋅電池在成本方面沒(méi)有優(yōu)勢(shì)。
另外現(xiàn)在市場(chǎng)上有一個(gè)啟停微混車，一定是電池推動(dòng)這個(gè)車，其實(shí)啟停微混電池對(duì)車的驅(qū)動(dòng)不做任何工作，只是車停下來(lái)，所有的汽車?yán)锩娴墓δ芏加呻姵貋?lái)提供。這里有一個(gè)什么問(wèn)題?歐洲到2015年實(shí)行環(huán)境方面政策，每公里每輛車釋放的二氧化碳是什么?130克，2020年歐洲的標(biāo)準(zhǔn)是90克，現(xiàn)在據(jù)我所知，所有1.4升以上的車，沒(méi)有哪一個(gè)車達(dá)到130克的，歐洲*好的車也在這個(gè)范圍之上2015年如果達(dá)不到這個(gè)標(biāo)準(zhǔn)，歐洲的處罰條件是每克90歐元，作為車廠來(lái)講這個(gè)處罰是相當(dāng)嚴(yán)重的。所以車開(kāi)的時(shí)候，特別是高速公路開(kāi)車的時(shí)候每公里釋放二氧化碳比較少，如果停在那里，發(fā)動(dòng)機(jī)開(kāi)著，這時(shí)候釋放的二氧化碳很多，如果用上啟停微混系統(tǒng)，基本上可以達(dá)到歐洲的環(huán)保要求。從這個(gè)市場(chǎng)來(lái)講，啟停微混將會(huì)在未來(lái)幾年巨大的發(fā)展。其他相應(yīng)的純電動(dòng)有一些發(fā)展，但是幅度遠(yuǎn)遠(yuǎn)沒(méi)有啟停微混車的發(fā)展那么大。為什么?因?yàn)閱⑼Ｎ⒒焓且员容^小的投資渠道，比較大的節(jié)能減排的效果。
(圖)這是中國(guó)北美、歐洲這三方面車的市場(chǎng)情況。簡(jiǎn)單的經(jīng)濟(jì)原因使得啟停微混市場(chǎng)會(huì)發(fā)展很快。在中國(guó)其實(shí)未來(lái)肯定是這樣的，據(jù)說(shuō)現(xiàn)在北汽已經(jīng)開(kāi)始做啟停微混車了，目前來(lái)講主要用的是鉛酸。在全世界范圍里面，據(jù)我所知，法國(guó)的標(biāo)志，雪鐵龍用得*多，大概生產(chǎn)120萬(wàn)部啟停微混，目前他們用的體系還是鉛酸加上超電容，鉛酸的功率還是有問(wèn)題，但是他們現(xiàn)在正在改變這個(gè)方案，這個(gè)方案成本比較貴，因?yàn)橛袃蓚�(gè)體系，準(zhǔn)備用一個(gè)電池體系，用一個(gè)電池體系鉛酸可以提高，但是鉛酸提高，實(shí)際上有一定的限度，因?yàn)橛?50多年的歷史了，盡管現(xiàn)在有所提高，但是空間比較少。第二采用鎳鋅電池是一種方式。還有采用鋰電。假如鎳鋅比鉛酸相比，從體積、能量、密度、壽命時(shí)間鉛酸電池和鎳鋅的差距還不小。
這是微混車對(duì)電池性能的要求，充電接受能力是非常重要的要求，剛才我講了啟停微混電池對(duì)車的驅(qū)動(dòng)不起任何作用，但是一旦車停下來(lái)，電池提供所有的功能都靠電池來(lái)提供。假如在交通燈特別多的問(wèn)題，特別塞車的地方，這個(gè)地方跑5分鐘，停10分鐘，對(duì)電池的要求是電池的能量密度要比較高。還有第二個(gè)要求，假如這個(gè)電池的能量密度比較高，還有另外一個(gè)功能，也要求充電能力比較好，應(yīng)用就比較好。鉛酸充電的接受能力比較低，特別是在溫度比較高的時(shí)候，如果在50度左右，鉛酸電池接受充電的能力大概是0.1C，就是用10個(gè)小時(shí)才充滿，鉛酸在汽車?yán)锩嬉话闶?0安時(shí)，你想想*多能夠接受6安時(shí)至10安式的電力才行，否則大了以后就不行。一般的發(fā)動(dòng)機(jī)分布電流大概是多少?150安，大部分的電能都浪費(fèi)掉了，但是鎳鋅有這個(gè)能力，全部接受起來(lái)，因?yàn)橹灰?0分鐘，就是3C的充電速度，是20分鐘把電池沖滿，這兩方面的原因使微混車的應(yīng)用，這個(gè)電池是非常合適的電池。當(dāng)然還有高低溫的情況。第二個(gè)非常大的優(yōu)勢(shì)，在溫度范圍非常寬，在零下20到零上60度都可以用1C充電，一個(gè)小時(shí)充滿電。鉛酸要用10個(gè)小時(shí)，鎳鋅只要1個(gè)小時(shí)。如果交通燈繁忙的地方，5分鐘可以接收10倍的電能，下一步停車的時(shí)候有足夠的能量解決汽車停下來(lái)的所有功能提供。
在啟停微混車?yán)锩鏈y(cè)試標(biāo)準(zhǔn)，現(xiàn)在全球各家有各家的測(cè)試標(biāo)準(zhǔn)，一個(gè)比較普遍的接受標(biāo)準(zhǔn)是日本電池協(xié)會(huì)提出這樣的標(biāo)準(zhǔn)，是45安時(shí)放電50秒，300安時(shí)放電1秒，這主要是啟動(dòng)汽車的時(shí)候，把鑰匙一轉(zhuǎn)，就是分支電量，接下來(lái)就是充電，做了3600周這樣小的循環(huán)之后，把電全部放掉，這是放電、充滿電的過(guò)程中，要擱置48個(gè)小時(shí)進(jìn)行全部的放電，然后又充滿。這樣的混合標(biāo)準(zhǔn)，測(cè)試鉛酸電池跟鎳鋅的比較，右邊是鉛酸測(cè)試數(shù)據(jù)，這是日本一家做鉛酸非常好的數(shù)據(jù)，他發(fā)表的文章里的數(shù)據(jù)。黑顏色線是普通的鉛酸電池。藍(lán)色線是服務(wù)業(yè)的鉛酸電池，紅顏色的就是超電池，一般用納米材料或者是碳材料做出來(lái)的，大家可以看出來(lái)如果我們車上*低電壓是9伏，*好的鉛酸電池大概也只能做到6萬(wàn)次左右。用鎳鋅電池，即使20萬(wàn)次以后，他的電壓還在11伏以上。目前車上對(duì)電壓的要求，有很多的要求不低11伏，大家通過(guò)比較可以看出，從壽命整個(gè)生命周期來(lái)講鉛酸電池用在這個(gè)領(lǐng)域跟鎳鋅比較，誰(shuí)優(yōu)誰(shuí)劣大家可以很快知道，鎳鋅電池是鉛酸電池的三倍以上。
在55度高溫之下測(cè)試的數(shù)據(jù)，即使在55度高溫條件下，鎳鋅電池的性能還是非常優(yōu)秀的。
這是滿充滿放，55度C底下做，可以達(dá)到300賽克，大家認(rèn)為這個(gè)數(shù)據(jù)不好，鋰電池有的時(shí)候達(dá)到1千次，但那個(gè)是在適溫底下，這是高溫下。*好的鉛酸電池大概也是100賽克。
DOD的循環(huán)數(shù)據(jù)，25度C是很平穩(wěn)的，鉛酸電池達(dá)到1530圈就可以達(dá)到要求。鎳鋅很容易達(dá)到這個(gè)要求。
在75度C這個(gè)條件下測(cè)試的，(左邊圖)，也可以正常工作，鋰電池不行，鋰電池60度鋰巖分解，一分解就不穩(wěn)定，而且在這么高的溫度下效率急劇下降。
歐美有一家公司做鉛酸非常好，他評(píng)估我們電池的時(shí)候，做的數(shù)據(jù)，這個(gè)數(shù)據(jù)非常有意思的是發(fā)現(xiàn)電池下降的時(shí)候，加了一點(diǎn)電極，容量馬上恢復(fù)，我們公司的電池即使能量衰減了，絕對(duì)不是新電極的溶解使得不工作了，而是因?yàn)殡姌O揮發(fā)了，加上電極照樣可以工作。
另外測(cè)試這個(gè)電池，用他們模擬的方法，比如說(shuō)測(cè)試紅顏色的那條線，在這個(gè)情況之下可以預(yù)測(cè)這個(gè)電池可以工作8年4個(gè)月，這個(gè)數(shù)據(jù)是早期給我的數(shù)據(jù)，現(xiàn)在可能更多一些。*后經(jīng)過(guò)評(píng)估，買了我們這個(gè)技術(shù)，前幾年是付專利費(fèi)，到以后付百分之幾的銷售。目前正在評(píng)估，加上準(zhǔn)備怎么樣生產(chǎn)鎳鋅，主要是在儲(chǔ)能特別是鎳PS應(yīng)用，取代鉛酸很有優(yōu)勢(shì)。
這是克萊斯勒在V8pickup的測(cè)試數(shù)據(jù)，我們用的是40安時(shí)，其實(shí)V8pickup起碼是80安時(shí)，100%的SOC，對(duì)于測(cè)試結(jié)果他們很吃驚，覺(jué)得我們的功率、性能非常優(yōu)異。在40%SOC的測(cè)試之下完全通過(guò)piuckup的要求。
鎳鋅放電性能非常優(yōu)良，倍率性能，還有非常寬廣的溫度區(qū)間，比如說(shuō)倍率性能，從0.25C到2.5C這么放電區(qū)間，左圖在這么不同的溫度底下的放電在負(fù)20度C和負(fù)55度C都可以很好。不同的倍率放電整個(gè)容量很小。*主要的特點(diǎn)是他的充電，大家可以看一下充電可以在負(fù)20度C到55度C。這是非常優(yōu)良的，由于有這個(gè)性能，在儲(chǔ)能，在混合動(dòng)力車上面非常優(yōu)良，因?yàn)轱L(fēng)光靠天吃飯，風(fēng)很多，儲(chǔ)電性能接受能力強(qiáng)的就非常適合儲(chǔ)能電池的要求。
在風(fēng)能以及太陽(yáng)能這些方面的儲(chǔ)存，這個(gè)電池也非常優(yōu)勢(shì)留言新發(fā)布 -
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